中国地球物理学史

概论

一、地球物理学科的形成

二、中国古代文明对地球物理学的贡献三、中国地球物理学的孕育

四、中国地球物理学的形成和发展

五、中国地球物理学文化

参考文献

第一篇中国古代对地球物理现象的观察和认知

第一章中国古代对地球物理现象的观察和认识

第一节指南针的发明与磁偏角、磁倾角现象的发现第二节候风地动仪一中国古代的伟大科学成就

第三节地热现象

第四节潮汐现象

第五节极光现象

参考文献

第二章地磁和地震观测从欧洲传人中国

第一节现代地磁观测传人中国第二节现代地震观测传人中国参考文献

第二篇孕育中的中国地球物理学(20世纪初一1949年)

第一章地磁观测

第一节中国早期地磁测量与地磁图编绘

第二节中国自建的第一个地磁观测台

南京紫金山地磁台

参考文献

第二章地震考察与观测

第一节海原地震的科学考察

第二节中国早期的地震观测

第三节中国自行研制的第一台地震仪一霓式地震仪

参考文献

第三章地球形状与重力测量

第一节重力测量

第二节地球形状研究

参考文献

第四章孕育中的空间物理学

第一节大气吸收光谱学与宇宙线物理观测研究

第二节电离层物理及电波传播观测研究

第三节日食的日地物理综合观测

参考文献

第五章地球物理勘探工作开始起步

第一节重力勘探

第二节磁法和电法勘探

参考文献

……

第二节全球变化的研究

第三节自然灾害的勘查

第四节地下污染物的地球物理勘查

第五节环境辐射危害历史的认识和调查研究参考文献

第十三章考古地球物理学

第一节陆地考古地球物理调查第二节水下考古

第三节古遗存年代的测定第四节文物保护

参考文献

第十四章军事地球物理学

第一节地球物理与“两弹一星第二节地球物理与作战保障第三节地球物理与国防工程

第四节地球物理与武器系统运用环境第五节地球物理与非传统军事行动第六节军事地球物理学的发展趋势参考文献

大事记

概论

地球物理学是以地球为研究对象的一门应用物理学(傅承义，1985)。发展到今天，已经成为一门以应用物理学的理论、方法与技术，研究地球本体及其周围空间和相关天体及其场的物理结构、性质、运动和动力、能量过程的科学。地球物理学广泛应用于地球深部构造探测、资源勘探、自然灾害的预测预防、环境保护以及空间探测等诸多领域。

一、地球物理学科的形成

从科学发展史上看，学科是一个适时而变的框架，科学活动在这一框架中得以组织。学科不是一个简单的是与不是的命题，而是取决于科学活动的目标和内容一致认同的程度。共识的程度是关键，共识包括概念、方法、制度、社会等诸多方面(Good，2000)。学科的发展是非目的性的，学科的发展经历了从不成熟到成熟的无规律阶段，而后在修辞学内对学科的构成加以界定。科学家们用诸多元素:现象、方法、仪器、理论、分析方法、组织手段(杂志、政府机构和大学职位)，把学科组装起来。科学家们在19世纪末20世纪初创立了地球物理学。地球物理学作为一个顶层框架，它根植于地理学和物理学。地球物理学的中层和底层框架，即地球物理学的分支学科，如地磁学、重力学、地震学等，其形成要早得多。

(一)经典的物理学研究是近代地球物理学创建的根基

16-17世纪，以1542年哥白尼(K.Kopenik)发表“日心说”为标志的第一次科学革命，打破了中世纪神学和经验哲学的束缚，建立了以观测、实验和数学分析为主导的近代自然科学体系。

地磁学是地球物理学各分支学科中最先向近代科学转变的一个分支。1600年，英国医生兼物理学家吉尔伯特(W. Gilbert)发表了名著《论磁》，在广泛收集各种地磁观测资料的基础上，通过实验，论证了地球仿若一个大磁体，存在两极;并解释了磁偏角、磁倾角的存在，继而在全球范围内开展了大规模地磁测量。19世纪30年代，德国数学家、物理学家高斯(C. F. Gauss)发明了地磁场强度测量方法，并用球谐分析方法分析了地球磁场，从而奠定了地磁场分析的理论基础(祁贵仲，1985).

1687年，牛顿(I. Newton)的科学巨著《自然哲学的数学原理》(第一版)发表，提出了万有引力定律。重力学是万有引力的产物(傅承义，1985)。重力主要来源于地球引力，还与地球自转产生的离心力及其他天体的引力有关。通过测量重力场分布，可以研究地球的形状、内部结构以及构造运动。重力场测量始于意大利科学家伽利略(G. Galileo)，他于1590年通过自由落体实验测得重力加速度为9.8m/s，并实证重力加速度与质量无关;1673年荷兰物理学家惠更斯(C.Huygens)发表《摆动的时钟》,提出用摆来测量重力加速度;1740年，法国科学家布格(P. Bouguer)用摆测出万有引力常数，对重力学发展做出了重要贡献。

地震学的形成虽然滞后于地磁学和重力学，但对地球物理学的形成和发展却起到了决定性作用。在相当长一段时间里，地震学发展停留在经验性的描述阶段，这与欧洲很少发生地震不无关系。直到19世纪，数学物理学家为研究以太性质而发展的弹性波在三维空间传播理论，部分应用于地震波，奠定了地震波的理论基础。1831年法国数学家泊松(S. D. Poisson)发现了地震波有两种形式:纵波和横波;1885年英国物理学家瑞利(Lord Rayleigh )发现了沿地面传播的地震波面波，后被称为瑞利波。地震学的进一步发展受到地震观测的制约。

日本是个多地震的国家。19世纪60年代明治维新之后，从欧美聘请许多外教，以发展本国科学技术。其中英籍采矿、地质专家米尔恩(J. Milne)受聘任东京帝国大学采矿地质教授，因身受日本地震的困扰，他认识到地震学的重要，从此毕生致力地震学研究。在1880年横滨地震之后，参与了日本地震学会的创建，1890年研制成功水平摆地震仪，在世界上最先实现了地震连续观测(萩原尊礼，1985)。

1889年4月18日德国的波茨坦和威廉港两个固体潮观测站用长周期水平摆意外地记录到东京发生的一次地震，德国物理学家帕什维茨(E. von Rebeur-Paschwitz)把这一结果公布之后(Von,1899)，在欧洲学术界引起很大轰动，这是世界上公认的第一张能够分辨出纵波和横波的长周期地震记录图。地震波携带的关于震源和地球内部构造的信息，对欧洲数学物理学家、地震学家产生了巨大吸引力。

本书全面介绍了中国古代对地球物理现象的观察和认知, 对中国地球物理学的形成孕育进行了详细分析探求, 特别是其中的重要人物与事迹。